脊柱-骨盆矢状面形态变化与椎间盘摘除及后路椎体间植骨融合的关系

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.29.002

摘要/Abstract

摘要：

背景：腰椎间盘摘除后患者复发风险较高，再次手术治疗的方式有多种，但目前对复发患者脊柱-骨盆矢状面形态的研究并不多。
目的：对比研究椎间盘摘除与后路椎体间植骨融合对腰椎间盘突出复发患者的脊柱-骨盆矢状面形态的影响。
方法：61例腰椎间盘突出椎间盘摘除后再发病例，按再次修复方式分为2组，椎间盘摘除组30例；后路椎体间植骨融合组31例。在站立位脊柱侧位X射线片上测量两组治疗前后椎间盘高度、腰椎前凸角、骨盆投射角，并对两组指标进行比较分析。
结果与结论：摘除组治疗后椎间盘高度、腰椎前凸角及骨盆投射角未见明显变化(P > 0.05)；后路椎体间植骨融合组治疗后椎间盘高度、腰椎前凸角及骨盆投射角较治疗前明显增加(P < 0.05)；治疗前两组间椎间盘高度、腰椎前凸角、骨盆投射角未见明显差异(P > 0.05)；治疗后后路椎体间植骨融合组椎间盘高度、腰椎前凸角、骨盆投射角较摘除组明显增加(P < 0.05)。结果证实，椎间盘摘除不能显著改变再次手术患者的脊柱-骨盆矢状面形态；后路椎体间植骨融合较椎间盘摘除对再次手术患者的脊柱-骨盆矢状面形态的影响更大。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 组织构建, 骨组织工程, 脊柱-骨盆参数, 再手术, 椎间盘摘除术, 后路椎间融合术, 椎间盘高度, 腰椎前凸角, 骨

Abstract:

BACKGROUND: The patients undergoing lumbar discectomy have a higher risk of recurrence. There are many different ways of reoperation, but there are few studies on spine-pelvis sagittal morphology of patients with recurrent lumbar disc herniation.
OBJECTIVE: To compare the effect of discectomy and posterior lumbar interbody fusion on spine-pelvis sagittal morphology of patients with recurrent lumbar disc herniation.
METHODS: Sixty-one patients of recurrent lumbar disc herniation after discectomy were divided into discectomy group (n=30) and posterior lumbar interbody fusion group (n=31) according to the re-repair method. The height of intervertebral disc, lumbar lordosis and pelvic projection angle in the two groups before and after treatment were measured and compared based on standing spine lateral X-ray images.
RESULTS AND CONCLUSION: After treatment, the height of intervertebral disc, lumbar lordosis and pelvic projection angle of patients in discectomy group were not significantly changed compared with before treatment (P > 0.05). After treatment, the height of intervertebral disc, lumbar lordosis and pelvic projection angle of patients in posterior lumbar interbody fusion group were significantly increased compared with those before treatment (P < 0.05). Before treatment, there were no significant differences in the height of intervertebral disc, lumbar lordosis and pelvic projection angle between discectomy and posterior lumbar interbody fusion groups (P > 0.05)．After treatment, the height of intervertebral disc, lumbar lordosis and pelvic pelvic projection angle were significantly increased in the posterior lumbar interbody fusion group compared with the discectomy group (P < 0.05). These results demonstrate that discectomy cannot significantly change the spine-pelvis sagittal morphology of patients subjected to re-operation, but compared with the discectomy treatment, posterior lumbar interbody fusion has a greater impact on spine-pelvis sagittal morphology of patients subjected to re-operation.

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中图分类号:

R318

汪凌骏，顾勇，冯煜，张弛，车纯庆，陈亮. 脊柱-骨盆矢状面形态变化与椎间盘摘除及后路椎体间植骨融合的关系[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(29): 4598-4602.

Wang Ling-jun, Gu Yong, Feng Yu, Zhang Chi, Che Chun-qing, Chen Liang. Relationship between spine-pelvis sagittal morphological changes, discectomy and posterior lumbar interbody fusion[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(29): 4598-4602.

图/表（结果） 2

2.1 参与者数量分析符合本组条件的病例共61例，分为两组，按意向性处理分析，61例全部进入结果分析。
2.2 基线资料比较 2组患者年龄符合正态性、方差齐性，年龄差异无显著性意义(P=0.693，表1)；2组患者复发时间符合正态性、方差齐性，2组复发时间差异有显著性意义(P=0.007，表1)。PLIF组复发时间较摘除组明显增加(P < 0.05)。

2.3 修复前后椎间盘高度值比较组内治疗前后椎间盘高度配对样本t 检验结果提示：摘除组治疗前后差异无显著性意义(t=-1.903，P=0.067)；PLIF组治疗后椎间盘高度显著大于治疗前椎间盘高度(t=-11.810，P=0.000)；两组组间椎间盘高度独立样本t 检验结果提示：两组术前椎间盘高度比较，方差齐，结果差异无显著性意义(t=-0.559，P=0.579)；组间术后椎间盘高度比较，方差齐，术后椎间盘高度较术前显著增加(t=-8.729，P=0.000)，见表2。
2.4 修复前后腰椎前凸角比较组内治疗前后腰椎前凸角配对样本t 检验结果提示：摘除组治疗前后未见显著差异(t=1.560，P=0.130)；PLIF组术后LL值显著大于术前腰椎前凸角(t=-8.093，P=0.000)；两组组间腰椎前凸角独立样本t 检验结果提示：两组术前腰椎前凸角比较，方差齐，结果差异无显著性意义(t=0.286，P=0.776)；组间治疗后腰椎前凸角比较，方差齐，治疗后腰椎前凸角较治疗前显著增加(t=-5.491，P=0.000)，见表2。
2.5 修复前后骨盆投射角比较组内治疗前后骨盆投射角配对样本t 检验结果提示：摘除组治疗前后未见显著差异(t=0.821，P=0.418)；PLIF组术后骨盆投射角显著大于术前骨盆投射角(t=-10.260，P=0.000)；两组组间骨盆投射角独立样本t 检验结果提示：两组治疗前骨盆投射角比较，方差齐，结果差异无显著性意义(t=1.365，P=0.177)；组间治疗后骨盆投射角比较，方差不齐，治疗后骨盆投射角较治疗前显著增加(t=-4.463，P=0.000)，见表2。
2.6 不良反应两组患者均未发生炎症、感染及过敏、免疫等不良反应。

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引言

性改变至一定程度后，在外力因素的作用下，纤维环破裂，髓核组织从破裂之处突出或脱出于后方或椎管内，从而导致相邻神经根受压，从而产生腰部疼痛或下肢放射痛等一系列临床症状；其中以L4-5、L5-S1发病率最高，约占总体的95%。
目前临床上椎间盘摘除术是治疗腰椎间盘突出的常见手术方式之一。腰椎间盘摘除术后有很高的复发风险，Kim与Yorimitsu等^[1-2]在对患者的长期随访中发现复发率随着随访时间逐年增高，而在术后1年内复发率最高。侯登国等^[3]在对39例椎间盘突出术后症状不缓解患者的研究中发现，椎间盘摘除术后再次出现腰腿痛症状的原因主要有：原发节段椎间盘突出复发、腰椎节段不稳、继发性腰椎管狭窄等。但严格意义上的腰椎间盘摘除后复发在术后须经过一段无症状期或明显缓解期，且再次出现的临床症状必须由同一间隙残留的椎间盘再次突出压迫神经而导致。
针对复发患者，目前临床上应用较广泛的再手术的方式主要有椎间盘摘除及椎间融合术，椎间融合术以后路椎体间植骨融合(posterior lumbar interbody fusion，PLIF)应用最为广泛^[3]。赵福江等[4]在对再手术患者的研究中发现，腰椎间盘突出术后再手术依然能够获得较好的临床效果。Suk等[5]通过组间比较得到，就单纯临床疗效结果看，再次行椎间盘摘除术的患者与初次行椎间盘摘除的患者无显著差异。而李宏等^[6]在研究中发现，在腰椎间盘切除术后再手术患者中，腰椎矢状位曲线异常较初次椎间盘摘除术患者有较高的发生率。
腰椎退变的直接表现之一为腰椎力学结构紊乱及腰椎曲度发生改变。从生物力学角度，脊柱-骨盆矢状面参数能很好的反映脊柱的稳定性及退变程度。椎间盘摘除术后患者椎间盘高度(height of intervertebral disc，HOD)会不断丢失，导致相应节段活动度的增加及腰椎生物力学特性的损失。有研究表明椎间盘高度值的丢失与腰椎前凸角(lurebar lordosis，LL)值密切相关[7]。而骨盆投射角(pelvic incidenc，PI)是解剖性参数，系骨盆倾斜角(pelvic tilt，PT)和骶骨倾斜角(sacral slope，SS)之和，在一般人骨骼停止生长后，其值是恒定的，Sevrain 等[8]推测腰椎间盘退行性变化可能与骨盆投射角相关。故在对脊柱-骨盆矢状面参数研究时，椎间盘高度、腰椎前凸角及骨盆投射角具有代表性意义。
目前临床上关于椎间盘摘除术后再手术对脊柱-骨盆形态的影响的报道较少，也缺乏详尽的统计学资料，有待进一步揭示。文章选择临床具有典型症状且程度类似的患者入组，控制术前各参数的一致性。通过对两组患者站立位X射线侧位片的测量，分析并比较其椎间盘高度，腰椎前凸角、骨盆投射角的值，探讨椎间盘摘除术及PLIF对患者脊柱-骨盆矢状面形态的影响，为两种手术方式疗效的评价及手术方式的选择提供相关依据。

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材料方法

设计：对比观察测量学试验。
时间及地点：2014年于苏州大学附属第一医院骨科、影像科完成数据采集及统计。
对象：2008年12月至2014年7月收治苏州大学附属第一医院骨科且影像学资料完整的腰椎间盘摘除后复发患者61例纳入试验。
椎间盘突出诊断标准：①临床上有典型腰腿痛症状。②摄腰椎正侧位X射线片及腰椎MRI检查明确腰椎间盘突出或髓核脱出，且压迫程度一致。
纳入标准：①年龄大于18周岁。②既往有腰椎间盘摘除术史，并行椎间盘摘除术或PLIF，术后有症状明显好转期。③正侧位X射线及MRI提示椎间盘摘除术后，椎间盘突出复发，脊髓受压明显，但信号未改变。④复发时双下肢麻痛症状明显，行走困难，行走不足100 m。
排除标准：①排除影像学资料不完整或诊断不明确的患者。②排除椎间盘突出合并腰椎滑脱的患者。③排除有腰椎肿瘤、囊肿、椎体骨折等症状的患者。
本组61例，按再次修复方式分为椎间盘摘除组及PLIF组。椎间盘摘除组30例，距初次手术时间2个月至16年不等，平均(5.4±5.0)年。PLIF组31例，距初次手术时间2个月至20年，平均(9.5±6.5)年。
材料：①植入骨：取自术中摘除的棘突进行填充。②钉棒系统及cage融合器：为美国AO公司产品，材质为钛合金。
方法：
外科治疗方法：所有患者均经历椎间盘摘除，复发后在控制复发情况基本一致的基础上行再次手术治疗。椎间盘摘除组30例行椎间盘摘除，初次椎间盘摘除节段为L3-4节段1例，L4-5 17节段例，L5-S1节段12例；再次椎间盘摘除节段主要为L3-S1，其中L3-4节段1例，L4-5 17节段例，L5-S1节段12例；PLIF组31例行后路椎体间植骨融合，初次椎间盘摘除节段为L4-5节段19例，L5-S1节段12例；再次椎体间植骨融合节段主要为L4-S1，其中L4-5节段16例，L5-S1节段9例，L3-5节段2例，L4-S1节段4例。
两组患者均入院后均行正侧位X射线及MRI检查，明确病例属于椎间盘突出术后再次复发患者；并加行腰椎过伸、过屈位X射线检查明确有无腰椎不稳症；所有患者再次手术后均拍摄站立侧位片，摄片时要求患者取自然站立位，膝关节及髋关节充分伸展，摄野尽量包括双侧股骨头。
影像学测量指标：对患者术前及术后脊柱-骨盆参数的测量：①椎间盘高度：所测量椎间隙前后间隙之和除以2。②腰椎前凸角：L1上终板与S1上终板之间的夹角，本研究采用Cobb法测量。③骨盆投射角：经S1上终板中点作的终板的垂线和S1上终板中点与股骨头连线的夹角。
主要观察指标：两组患者治疗前后椎间盘高度、腰椎前凸角和骨盆投射角的值。
统计学分析：同一名统计人员在双盲情况下对两组患者术前及术后X射线片进行2次脊柱-骨盆参数测量，结果以两次测量均值表示。椎间盘摘除组与PLIF组组内术前术后比较采用配对样本t 检验，组间比较采用独立样本t 检验。所有数据均使用SPSS软件(Windows版本19.0，SPSS Inc，Chicago，Illinois)分析，以x±s显示，P < 0.05表示差异有显著性意义。

讨论

本文结果提示在椎间盘突出后复发患者的再次手术治疗中，椎间盘摘除不能显著改变患者的椎间盘高度、腰椎前凸角及骨盆投射角；PLIF对改变患者的椎间盘高度、腰椎前凸角及骨盆投射角有明显作用；PLIF较椎间盘摘除对椎间盘再次手术患者来说可能更好的维持患者腰椎的稳定性。
腰椎间盘摘除后复发是指腰椎间盘摘除术后经过一段无症状期或明显缓解期，由于同一间隙残留的椎间盘再次突出压迫神经而导致腰腿痛等临床症状^[9]。其复发率在5%-18%^[10]，Kim等[2]在对患者的长期随访中发现复发率随着随访时间逐年增高，在术后1年内复发率最高。本研究所涉及的病例复发时间从2个月到20年不等，各组男女比例接近50%，术后均有明显症状缓解期，希望通过这些资料综合反映出椎间盘摘除后复发的一些临床特点。
骨盆投射角是成年后相对稳定的参数^[11]，能够反映腰椎前凸的程度和骨盆的后倾能力^[12]。Mac和Marty等[13-14]均发现，骨盆投射角与腰椎前凸角之间可以相互影响，骨盆投射角增加时，可以通过增加腰骶角来间接增大腰椎前凸角。Roussouly等^[15]在对正常人的研究中根据骨盆投射角和腰椎前凸的情况，将脊柱-骨盆矢状面分为4种类型：Ⅰ型腰骶角小于35°，骨盆投射角较小，腰椎前凸顶点位L5中心；Ⅱ型腰骶角小于35°，骨盆投射角较I型增大，腰椎前凸顶点位于L4基底水平；Ⅲ型腰骶角在35°-45°之间，前凸顶点位于L4椎中心；Ⅳ型腰骶角大于35°，腰椎前凸顶点位于L3椎基底水平及以上。
目前大多数学者认为，腰椎间盘摘除后再手术的指征为[5，16]：①保守治疗6-8周后无效的剧烈的腰腿痛。②有明显的神经根压迫体征及相关影像学表现。就单纯临床疗效结果看，行再次椎间盘摘除的患者与初次椎间盘摘除患者无显著差异^[5]。而对椎间盘摘除后复发是否采用椎间融合一直存在争议，相关研究提出椎间融合的相关指征[5，17]：①腰痛程度远超过下肢痛者。②过伸过屈位X射线片示椎体滑移距离及椎体间成角较大者。③椎间盘退变明显、椎间隙狭窄或椎间关节松弛者。④腰椎前凸消失者。⑤BMI指数大于28者。从此指征不难看出，采用PLIF要求患者脊柱-骨盆参数改变满足一定指标，从而决定了PLIF组中远期复发患者比例较大，这能很好的解释PLIF组患者的复发时间显著较摘除组长(表1)。Wong等^[18]在对124例腰椎间盘突出症治疗后再手术病例进行研究时发现，治疗后第5年，融合组的好转率为74.6%，相比而言，椎间盘摘除组仅为38.5%。这可能因为再次手术对周围软组织及骨质损伤较大，脊柱的稳定性易受到损害。而融合术通过椎弓根螺钉的固定加固了脊柱稳定性，减缓了病程的进展。
Brantigan等[19-20]发现PLIF对脊柱-骨盆参数有显著影响，对疼痛有显著效果，其中Cage扮演了重要角色。PLIF中放置cage并行内固定加压，能够有效恢复椎间盘高度；Park等[7]认为椎间盘高度的恢复有利于腰椎前凸角的增加；相关研究表明，腰椎前凸角的丢失与下腰痛存在着密切联系^[21]。根据PLIF式的特点，PLIF中采用内固定系统，予以加压固定，较不进行内固定的摘除术更有利于腰椎前凸角度的恢复。Liu等[22]在对83例腰椎退变患者的研究中也发现，长节段椎体融合有利于腰椎前凸的恢复。故而可以得到，PLIF对恢复患者的椎间盘高度和腰椎前凸角有显著作用，而恢复椎间盘高度和腰椎前凸角有利于减轻患者的下腰痛症状。Golbakhsh与蔡思逸等[23-24]在对下腰痛患者的研究发现，腰椎稳定组与腰椎不稳组间骨盆投射角无统计学差异；江龙等[25]发现在青少年椎间盘突出患者中骨盆投射角与正常青少年间无明显统计学差异。有关研究猜测单纯的骨盆投射角的增加可导致腰前凸顶点的矢状面剪切力增大，增加腰椎退变及促进腰椎滑脱的进展[8]；椎间盘摘除可以改变脊柱的应力分布，增加了整个脊柱的退变进程和复发的概率。PLIF较单纯摘除能够更好的减缓退变的同时，还减少了相邻节段椎间盘突出的发病率[26]。但对于再次手术后患者而言，首次椎间盘摘除术改变了脊柱-骨盆参数，故不能用初发的参数来衡量复发的情况。目前临床研究中少有关于术后复发再次手术患者脊柱-骨盆矢状面参数的研究。本研究通过对两组患者的椎间盘高度、腰椎前凸角及骨盆投射角的测量比较，旨在通过脊柱-骨盆参数的改变反映出两种术式对椎间盘摘除术后再手术患者的脊柱稳定性的影响。
本研究两组组内比较结果提示，椎间盘高度在摘除前后无明显差异，PLIF后椎间盘高度较术前明显增加，表明椎间盘摘除不能增加椎间盘高度，而PLIF能很好的恢复椎间盘高度；组间比较时术前椎间盘高度无明显差异，术后椎间盘高度PLIF组与摘除组有明显差异，更直接的表明PLIF较摘除术对椎间盘高度的增加更显著，可以这样认为，PLIF对椎间盘高度低的患者术后效果更明显。这与Kepler等[27]的发现一致。作者还发现，摘除组术后腰椎前凸角与术前无明显差异，而PLIF后腰椎前凸角较术前明显增加；组间比较时，更能表明PLIF在腰椎前凸角恢复方面明显优于摘除术。显而易见，PLIF较摘除对腰椎前凸角的恢复作用更显著，能更好的减轻再次手术患者的下腰痛，这同样与椎间盘高度的恢复有密切联系。在对骨盆投射角的分析中发现，摘除组术前后未见明显变化，PLIF组术后骨盆投射角较术前显著增加，组间比较PLIF组与摘除组间有明显统计学意义。提示摘除术不能明显改变患者骨盆投射角，PLIF较摘除术能显著增加再次手术患者的骨盆投射角。这与Golbakhsh与蔡思逸等等[17-18]的发现不相符合，但他们研究的对象为未手术患者，相对于本研究对象为再次手术患者而言，结果出现差异不能排除初次手术对脊柱生物力学的影响。
相关研究猜测骨盆投射角的增加可能促进腰椎退变及滑脱的发生^[8]。Lim等[28]对PLIF治疗腰椎滑脱和腰椎管狭窄的疗效进行对比，70例腰椎滑脱患者和70例腰椎管狭窄都进行椎体融合，分别测量术前术后腰骶角、骨盆投射角、腰椎前凸角等参数，发现术后骨盆投射角及腰椎前凸角较术前明显增加，且腰椎滑脱组参数增加较椎管狭窄组更显著。Okuda等[29]在对腰椎滑脱的研究中也发现PLIF有利于维持脊柱-骨盆矢状面平衡。考虑到PLIF中应用椎弓根螺钉固定相应椎体，可以增加脊柱稳定性，且PLIF对腰椎滑脱脊柱-骨盆参数的恢复更有效，没有充分的证据说明PLIF可能促进再次手术患者腰椎退变及滑脱的发生。
本试验为回顾性研究，存在很多局限性。脊柱-骨盆矢状面参数仅能部分反映脊柱稳定性及退变情况，其他的影响因素还涉及患者的工作、遗传、周围软组织韧带条件、手术时长及出血量等，但本研究并未对这些因素进行系统分析。同时，文章仅对影像学参数进行分析，要全面分析两种术式的临床疗效还需更大样本的长期临床综合随访及主观评分。

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